ANÁLISE CINEMÁTICA E CINÉTICA DA MARCHA NORMAL – UMA REVISÃO
BIBLIOGRÁFICA
MAGANHOTO, T.F.1; TORRO, T.E.C.1; REBELO, P.M.G.2; FREITAS, T.H.2;
CAMPOS, A.O.2; RIBEIRO, D.C.L.2; OLIVEIRA, C.S. 2
1. Faculdade de Ciências da Saúde (FCS-UNIVAP)
2. Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento (IP&D-UNIVAP)
Palavras-chave: marcha humana, caminhada, cinética, cinemática.
Área do Conhecimento: Ciências da Saúde
INTRODUÇÃO
A análise cinemática relaciona-se com
o movimento relativo entre corpos rígidos e
encontra aplicação na análise da marcha e
de outros movimentos do corpo, nos quais,
cada segmento do membro é considerado
como um corpo rígido (SUTHERLAND;
KAUFMAN; MOITOZA, 1998).
As
medidas
de
movimento
são
realizadas com referência aos centros
articulares, dessa forma, esses movimentos
(e não os centros de massa) são os pontos
de maior significância cinemática (BIAFORE,
1991).
Cinética é a descrição do movimento
humano em termos de força e essas forças
podem ser internas ou externas. Forças
internas incluem o resultado da atividade
muscular, força gerada pelo estiramento ou
não-contratilidade e elasticidade do tecido
mole e fricção interna. As forças externas são
classificadas em: força de reação do solo,
forças geradas por outras pessoas, cargas
externas ou resistência (TREW, 1997).
As quantidades cinéticas que foram
estudadas
pelos
pesquisadores
da
locomoção humana incluem parâmetros
como força de reação do solo, a força
transmitida através das articulações, a
potência transferida entre os segmentos
corporais (MEGLAN; TODD, 1998).
OBJETIVO
O objetivo deste trabalho foi de realizar
uma revisão de literatura sobre a análise
cinemática e cinética da marcha normal,
através de pesquisa em bases de dados
científicas e livros que abordam estes temas.
MATERIAL E M ÉTODOS
Para o desenvolvimento do presente
estudo
foi
realizada
uma
pesquisa
bibliográfica através de visitas às bases de
dados da Bireme (bases Lilacs e Medline),
Scielo, Probe (Elsevier Science).
A busca nas bases de dados foi
realizada sem período pré-determinado e de
maneira circunstancial.
Utilizou-se inicialmente como critério de
inclusão referências que continham nos
títulos e/ou resumos as palavras-chaves
cinética, cinemática, caminhada, marcha,
locomoção humana e/ou músculos.
R EVISÃO DA LITERATURA
Análise Cinemática da Marcha
A cinemática é a subdivisão da
mecânica que trata da geometria do
movimento, em relação com as forças que
causam esse movimento. O movimento de
deslocamento representa uma mudança de
posição no espaço, e pode ser linear ou
angular. O deslocamento é o meio pelo qual
o movimento é medido (SUTHERLAND;
KAUFMAN; MOITOZA, 1998).
A
cinemática
linear
descreve
o
movimento em termos de deslocamento,
velocidade
e
aceleração
no
espaço
(MESSENGER, 1997).
A cinemática do movimento de rotação
(cinemática angular) é importante para os
fisioterapeutas porque muitos movimentos
humanos envolvem rotação de segmentos do
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corpo em torno do eixo articular. Atualmente
a cinemática angular descreve o movimento
em torno do arco, o termo usado é análogo
ao usado na cinemática linear. Entretanto, a
unidade de medida do movimento angular é
diferente
do
movimento
linear
(SUTHERLAND;
KAUFMAN;
MOITOZA,
1998).
A análise cinemática relaciona-se mais
com o movimento relativo entre corpos
rígidos e encontra aplicação na análise da
marcha e de outros movimentos do corpo,
nos quais cada segmento do membro é
considerado como um corpo rígido. Em geral,
o movimento tridimensional de um corpo
rígido é definido por seis quantificadores
independentes,
habitualmente,
três
translacionais
e
três
rotacionais
(SUTHERLAND;
KAUFMAN;
MOITOZA,
1998).
As técnicas elétricas, fotográficas, de
filmes e vídeo e outras eletrônicas são
usadas para calcular a posição e orientação
de cada segmento corporal, de modo a
reconstruir os movimentos que ocorrem. As
medidas podem ser feitas em duas ou três
dimensões, com métodos diretos (com
contato no indivíduo) e indiretos (sem
contato) (JOHANSON, 1998).
As
medidas
de
movimento
são
realizadas com referência aos centros
articulares, dessa forma, esses movimentos
(e não os centros de massa) são os pontos
de maior significância cinemática. Um fator
relevante
que
deve
ser
observado
previamente um estudo cinemático é o
estágio de maturidade da marcha em que se
encontra o indivíduo cuja deambulação será
analisada (BIAFORE, 1991).
A capacidade de andar parece depender
principalmente do amadurecimento do
sistema de controle motor. O padrão de
maturidade na dinâmica das variações
angulares
das
articulações
é
bem
estabelecido entre três e quatro anos de
idade (BIAFORE, 1991).
O método simples para taxação e
avaliação da função humana é pela
observação visual. O uso do filme, vídeo ou
fotografia, capacitam o movimento para ser
observado com muitos detalhes, permitem
mensurar e fornecer um registro permanente
(TREW, 1997).
O termo eletromiografia é usado para
descrever o sinal elétrico produzido como
resultado da contração muscular, o método
de coleta desses sinais e os dados
produzidos. Durante a atividade muscular, o
sinal elétrico é produzido e pode ser
registrado (HAMILL; KNUTZEN, 1993).
Análise Cinética da Marcha
Cinética é a descrição do movimento
humano em termos de força e essas forças
podem ser internas ou externas. Forças
internas incluem o resultado da atividade
muscular, força gerada pelo estiramento ou
não-contratilidade e elasticidade do tecido
mole e fricção interna. As forças externas são
classificadas em: força de reação do solo,
forças geradas por outras pessoas, cargas
externas ou resistência (TREW, 1997).
A medida precisa dos movimentos
fornece fundamentos sobre os quais se pode
estabelecer a base da análise cinética. Como
o movimento, a força é descrita por três
componentes: magnitude, que indica a
intensidade da força; direção, que requer a
especificação de um sistema de coordenadas
e sentido de deslocamento. As forças e os
movimentos
a
elas
associados
são
estudados pela cinética, que é parte da
mecânica, um fato bastante importante para
a análise cinética é de que a passagem
suave do centro de massa do corpo é
essencial para a marcha eficiente (INMAN;
RALSTON; TODD, 1998).
A elevação do centro de massa começa
no início do apoio simples durante a fase de
desaceleração anterior. Quando o centro de
massa
atinge
sua
maior
altura
(aproximadamente 30% do ciclo da marcha),
a energia potencial é máxima e a energia
cinética é mínima. Essa relação recíproca
entre energias potencial e cinética é mantida,
mas a ordem se inverte durante o duplo
apoio, no qual a energia cinética é máxima e
a potencial está no nível mínimo. É
necessária a ação muscular e há consumo
de O2 tanto para iniciar quanto para manter a
marcha. Para que os movimentos de centro
de massa sejam suaves, os movimentos dos
membros inferiores e, em menor escala, dos
membros superiores, devem ter trajetórias
normais ou quase normais (SUTHERLAND;
KAUFMAN; MOITOZA, 1998).
As quantidades cinéticas que foram
estudadas
pelos
pesquisadores
da
locomoção humana incluem parâmetros
como força de reação do solo, a força
transmitida através das articulações, a
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potência transferida entre os segmentos
corporais. A cinética proporciona uma visão
da causa da cinemática da locomoção
observada (MEGLAN; TODD, 1998).
qual toda a carga pode ser aplicada ao pé)
(CAMPOS et al, 2001).
Força de Reação do Solo na Locomoção
As três leis do movimento desenvolvidas
por Isaac Newton são uma parte importante
da base matemática da avaliação da cinética
da locomoção; mas a terceira lei é
especialmente importante para a locomoção.
Chamada Lei de ação e reação, afirma que
as forças são sempre compostas aos pares,
iguais e em direções opostas, de modo que
se um corpo é empurrado contra o outro, o
segundo empurrará de volta o primeiro, com
força da mesma magnitude (HAMILL;
KNUTZEN, 1993). Portanto, a força de
reação do solo nada mais é do que uma
aplicação direta da terceira lei de Newton.
Na locomoção, na qual as mudanças na
força são controladas pela musculatura
corporal, a força exercida pela superfície de
marcha contra o pé é chamada força de
reação do solo (MEGLAN; TODD, 1998).
A direção e a magnitude da força de
reação coincide com a direção e a magnitude
do movimento do centro de massa do corpo
(CAMPOS et al, 2001).
A força de reação do solo ou do piso
comum é uma resposta às ações musculares
e ao peso do corpo, transmitidos pelos pés.
Durante a marcha, os dois pés ficam em
contato com o piso simultaneamente em
cerca de ¼ do tempo, e os efeitos no centro
de massa do corpo (ou centro de gravidade
do corpo) resultam da soma das forças de
reação que atuam em ambos pés. Durante
os ¾ de tempo restantes, apenas a força de
reação nesse pé influencia o movimento do
centro de massa do corpo (MEGLAN; TODD,
1998).
Para avaliar a força de reação com
relação ao movimento do corpo, costuma-se
usar as plataformas de força. As plataformas
de força podem utilizar vários princípios
físicos diferentes para converter as cargas
em sinais elétricos proporcionais à direção e
à magnitude das cargas. Assim, a força de
reação sob um único pé é dividida em uma
força vertical (direcionada para cima), duas
forças de cisalhamento horizontais (de
progressão, para frente e para trás, e
laterais, direita e esquerda), o momento
normal e o centro de pressão (o ponto no
FIGURA 1 – Gráfico demonstrando a força
vertical de reação do solo em Newtons (N)
por tempo Absoluto (s) de ambos os pés
durante uma passada por uma plataforma de
força (Software Gaitway)
A Figura 1 mostra duas curvas
sucessivas (pés direito e esquerdo) de força
de reação do solo obtidas após uma coleta
de dados na esteira instrumentada do
sistema de análise de marcha Gaitway –
Kistler.
CONCLUSÃO
Através dessa revisão foi possível
verificar a importância deste tema no
entendimento da biomecânica do movimento
humano normal, servindo como base para a
compreensão de possíveis alterações nos
mecanismos do movimento.
R EFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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KAUFMAN, K.; WYATT, M.; SUTHERLAND,
D. Neuronal networks analysis of gait
dynamics. Trans. Orthop. Res. Soc, 1991,
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P.; MOCHIZUKI, L. Análise das alterações
biomecânicas
da
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durante
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movimento. In: Biomecânica Básica; 1ª Ed,
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J; Marcha Humana. 2 Ed; São Paulo:
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humana normal. In: ROSE, J; GAMBLE, J;
Marcha Humana. 2: ed; São Paulo: Premier,
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M.; EVERETT, T. Human movement – An
Introductory Text. 3: Ed; New York:
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